เซลล์ประสาทและการทำงานของเซลล์ประสาท

เซลล์ประสาท

คลื่อนที่ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง
.............. ลักษณะของเซลล์ประสาททั่วไป ประกอบด้วยตัวเซลล์ ซึ่งเป็นที่อยู่ของนิวเคลียส ออร์แกเนลและองค์ประกอบของเซลล์ต่างๆ เช่นเดียวกับเซลล์อื่นๆ แต่เซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะมีแขนงยื่นออกจากตัวเซลล์ ซึ่งมีลักษณะและการทำงานต่างกัน 2 ประเภท คือ
1. แอกซอน (Axon) เซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะมีแอกซอนยาวยื่นออกจากเซลล์เพียงเส้นเดียว โดยอาจมีการแตกแขนงบ้างระหว่างสายหรือที่ปลายสายแอกซอน ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแอกซอน ค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดความยาว แอกซอนทำหน้าที่นำสัญญาณประสาทจากตัวเซลล์เดินทางไปยังเซลล์เป้าหมาย เนื่องจากเซลล์ประสาทส่วนใหญ่มีแอกซอนยาวมาก อาจยาวมากกว่า 1 เมตร เช่น motor neuron ในไขสันหลังที่ควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อบริเวณมือและเท้า การส่งสัญญาณประสาทของแอกซอนจะอยู่ในรูป action potential และสายแอกซอนมักมีเยื่อไมอีลิน (Myelin sheath) หุ้มเป็นการเพิ่มความเร็วในการเดินทางของ action potential การเกิด action potential เริ่มต้นที่บริเวณโคนแอกซอน (axon hillock) ซึ่งเกิดจากกระบวนการรวบรวมสัญญาณ depolarization จากเมมเบรนบริเวณตัวเซลล์และแขนงต่างๆ ของเดนไดรต์

2. เดนไดรต์ (Dendrite) เป็นแขนงยื่นออกจากตัวเซลล์ เป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวเซลล์ประสาทเพื่อทำหน้าที่รับสัญญาณจากเซลล์อื่นๆ ผ่านทางไซแนปส์ (Synapse) และนำสัญญาณเข้าสู่ตัวเซลล์ผ่านไปยัง axon hillock และชักนำให้เกิด action potential โดยทั่วไปเดนไดรต์มักเป็นแขนงสั้นๆ แตกแขนง และอาจมีการแตกแขนงปลายเรียวเล็กลง จำนวนแขนงของเดนไดรต์บ่งชี้ถึงจำนวนไซแนปส์ จากเซลล์ประสาทอื่นๆ เช่น กรณีของ Purkinje cell ในสมองส่วน cerebellum และ pyramidal cell ในสมองส่วน cerebrum มีแขนงของเดรนไดรต์ยื่นออกมาจากเซลล์มากมายเพื่อรับไซแนปซ์จำนวนหลายพันจุด ในกรณีของ motor neuron ในไขสันหลังมีแขนงของเดนไดรต์จำนวนมากเช่นกัน จึงเรียกเซลล์ประสาทเหล่านี้ว่า multipolar neuron เนื่องจากมีแขนงยื่นออกจากเซลล์จำนวนมาก สำหรับกรณีที่เซลล์ประสาทรับไซแนปส์จำนวนไม่มาก อาจมีเดนไดรต์ยื่นออกจากตัวเซลล์เพียงแขนงเดียว เช่น bipolar neuron ในชั้น retina หรืออาจไม่มีเดนไดรต์ออกจากตัวเซลล์เลย ได้แก่ เซลล์ประสาทของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ในกรณีนี้เรียกว่า unipolar neuron เนื่องจากมีแขนงยื่นออกจากตัวเซลล์เพียงเส้นเดียว
.............. แขนงของเซลล์ประสาทบางชนิดอาจมีลักษณะแตกต่างกันออกไป ซึ่งอาจก่อให้เกิดความสับสนในการเรียกชื่อ เช่น ในกรณีของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก (sensory neuron) ซึ่งรับความรู้สึกจากตัวรับชนิดต่างๆ จากบริเวณผิวหนัง โดยตัวเซลล์ประสาทอยู่ใน dorsal root ganglion ใกล้กับไขสันหลัง ตัวเซลล์ประสาทจะมีแขนงสั้นๆ ยื่นออกจากตัวเซลล์ และแตกออกเป็น 2 แขนง แขนงหนึ่งยาวไปยังบริเวณที่รับความรู้สึกต่างๆ เช่น ผิวหนัง โดยส่วนปลายของเส้นประสาทเปลี่ยนแปลงทำหน้าที่เป็น receptor (เช่น paccinian corpuscle, Ruffini Krause หรือ free nerve ending ganglion) ทำหน้าที่รับตัวกระตุ้นต่างๆ โดยตรง หรือรับไซแนปส์จาก receptor cell ส่วนอีกแขนงเดินทางเข้าสู่ไขสันหลัง นำสัญญาณส่งผ่านไซแนปส์ให้ interneuron ในไขสันหลัง ปลายประสาทด้านที่ทำหน้าที่เป็น Receeptor ได้รับการกระตุ้นที่เหมาะสม จะเกิด depolarization (Receptor potential) บริเวณปลายและชักนำให้เกิด action potential บริเวณโคนของ Receptor และ action potential เดินทางผ่านตัวเซลล์เข้าสู่แขนงที่เดินทางเข้าสู่ไขสันหลัง
.............. ดังนั้นถ้าพิจารณาในแง่ทิศทางการนำสัญญาณของแขนงประสาทส่วนแรกเป็นการนำกระแสประสาทเข้าสู่ตัวเซลล์คล้ายเดนไดรต์ แต่ถ้าพิจารณาในแง่ลักษณะโครงสร้างที่มีขนาดสม่ำเสมอ มีเยื่อไมอีลินหุ้ม และการทำงานส่งกระแสประสาทโดย action potential ซึ่งทั้งลักษณะโครงสร้างและการทำงานเหมือนส่วนที่สองที่นำกระแสประสาทจากตัวเซลล์เข้าสู่ไขสันหลังทุกประการ และถ้าตัวเซลล์ของเซลล์ประสาทย้ายที่อยู่ไปอยู่ที่โคนของ receptor จะมีลักษณะทั่วไปเหมือนกับเซลล์ประสาทรับความรู้สึกในส่วนอื่นๆ ที่อวัยวะรับความรู้สึกอยู่ใกล้ตัวเซลล์ประสาท เช่น เซลล์ประสาทรับกลิ่น ดังนั้นแขนงประสาทของเซลล์ใน dorsal root gangloin น่าจะอนุโลมเรียก แอกซอนได้ ตามลักษณะโครงสร้างและการทำงาน หรืออาจเลี่ยงไปใช้คำกลางๆ เช่น nerve fiber ก็ได้

......................................
..................ภาพที่ 1 เปรียบเทียบรูปร่างของเซลล์ประสาทชนิดต่างๆ ตัวเซลล์ประสาทและเดนไดรต์ เป็นบริเวณที่เกิดไซแนปส์
..................กับเซลล์ประสาทอื่นๆ แขนงของเดนไดรต์ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวเซลล์สำหรับไซแนปส์ สัญญาณที่ก่อให้เกิด
..................depolarization ของเมมเบรนจะถูกรวบรวมชักนำให้เกิด action potential บริเวณโคนของแอกซอน
..................ซึ่งมีอยู่แขนงเดียว เป็นการส่งสัญญาณจากตัวเซลล์ประสาทสู่เซลล์ประสาทอื่นๆ หรือเซลล์ที่ทำหน้าที่
..................ตอบสนองต่อไป

.....................................
.................ภาพที่ 2 เปรียบเทียบลักษณะโครงสร้างของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก เซลล์ประสาทรับกลิ่นในโพรงจมูก.
.................และเซลล์ประสาทรับความรู้สึกจาก dorsal root ganglion เซลล์ประสาทรับกลิ่นมีตัวเซลล์ประสาท
.................อยู่ใกล้กับเดนไดรต์ที่ทำหน้าที่เป็น receptor รับสารเคมี สัญญาณ deporalization ของเมมเบรนบริเวณ
.................เดนไดรต์จึงสามารถแผ่มาถึงบริเวณตัวเซลล์และ axon hillock ก่อให้เกิด action potential ตรงโคนของ
.................axon แต่กรณีของเซลล์ประสาทรับความรู้สึกใน dorsal root ganglion ตัวเซลล์ประสาทอยู่ไกลจาก
.................receptor มาก การเกิด depolarization ไม่สามารถแผ่ถึงตัวเซลล์ได้ ต้องมีการเปลี่ยนเป็น action
.................potential ตรงโคนของตัว receptor ซึ่งเทียบได้กับบริเวณ axon hillock นั่นเอง

 การทำงานของเซลล์ประสาท

คลื่อนที่ของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง
การเกิดกระแสประสาท
.............. สิ่งเร้าชนิดต่าง ๆ เช่น เสียง ความร้อนสารเคมีสารเคมีที่มากระตุ้นหน่วยรับความรู้สึกจะถูกเปลี่ยนให้เป้นกระแสประสาทกระแสประสาท
คืออะไรเป็นที่น่าสงสัย ของนักวิทยาศาสตร์มานานแล้ว จาการวิจัยของนักสรีรวิทยาหลายท่าน โดยเฉพาะ ฮอดจ์กิน (A.L. Hodgkin )และ
ฮักซเลย์ (A.F. Huxley )ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2506 ทำให้ทราบว่ากระแสประสาทเกิดขึ้นได้อย่างไรโดยการนำไมโครอิเล็กโทรด
ซึ่งมีลักษณะคล้ายหลอดแก้วที่ดึงให้ยาวตรงปลายเรียวเป็นท่อขนาดเล็กมาต่อกับมาตรวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าจากนั้นเสียบปลายของไมโครอิเล็กโทรด
เข้าไปในแอกซอนของหมึกและแตะปลายอีกข้างหนึ่งที่ผิวด้านนอกของแอกซอนของหมึก จากการทดลองสามารถวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง ภายในและภายนอกเซลล์ประสาทของหมึกพบว่ามีค่าประมาณ -70 มิลลิโวลต์ซึ่งเป็น สักย์เยื่อเซลล์ระยะพัก (resting mwmbrane potential ) เยื่อหุ้มเซลล์มีโปรตีนทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของไออนบางชนิด เช่น NA+ เรียกว่าช่องโซเดียมและ K+ เรียกว่าช่องโพแทสเซียม

.................................................

.............. การเปลี่ยนความต่างศักย์ดังกล่าวนี้เรียกว่า แอกชันโพแทนเชียล (action potential )หรือกระแสประสาท (nerve impulse ) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นตรงบริเวณที่ถูกกระตุ้นจะชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่บริเวณถัดไป ขณะที่เกิดแอกชันโพเทนเชียลแล้วกลับสู่สภาพเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท ระยะพักอีกครั้งหนึ่งเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ มีผลให้กระแสประสาทเคลื่อนที่ไปตามความยาวของใยประสาทแบบจุดต่อจุดต่อเนื่องกันของแอกซอนที่ไม่มีเยื่อไม่อีลินหุ้ม ดังภาพ

........................................................